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-装载机铲斗结构的设计-1-摘要装载机属于铲土运输机械类是工程机械的主要机种之一，是一种通过安装在前端一个完整的铲斗支撑结构和连杆，随机器向前运动进行装载或挖掘，以及提升、运输和卸载的自行式机械。它广泛用于建筑、矿山、水电、桥梁、铁路、公路、港口、码头等国民经济各部门等工程建设中。装载机具有作业速度快、效率高、机动性好、操作轻便等优点，对于加快工程建设速度，减轻劳动强度，提高工程质量，降低工程成本都发挥着重要的作用。装载机根据不同的使用要求，发展形成了不同的结构类型。通常，按使用场合的不同，分成露天用装载机和井下用装载机；按行走系统结构不同，分成轮式装载机与履带式装载机；按卸料方式不同，分为前卸式（前端式）、后卸式与回转式装载机。此次设计针对的是ZL50装载机铲斗的设计，根据铲斗的铲斗设计要求和铲斗斗型的结构的分析来确定切削刃的形状，铲斗的斗齿，铲斗的侧刃，斗体形状，铲斗的具体参数数据，铲斗容量等。这次设计可以说是一次的尝试。由于本人设计水平有限，设计过程中难免会存在一些考虑不周之处，敬请各位老师批评指正。关键词：工程机械，装载机，铲斗-装载机铲斗结构的设计-2-ABSTRACTLoaderbelongtoshoveltransportmachineryisoneofthemainmodelofengineeringmachinery,isakindofthroughtheinstalledinfrontofacompletebucketsupportstructureandconnectingrod,withmachinemoveforwardforloadingormining,andascension,transportandunloadingofself-propelledmachinery.Itiswidelyusedinconstruction,mining,waterandelectricity,Bridges,railways,highways,ports,dockssectorsofthenationaleconomysuchasengineeringconstruction.Loaderhasoperationspeed,highefficiency,goodmaneuverability,convenientoperation,etc.,andtospeeduptheconstructionspeed,reducelaborintensity,improvetheengineeringquality,reducethecostfortheprojectareplayanimportantrole.Loaderaccordingtodifferentapplicationrequirements,developmentformeddifferentstructuretypes.Usually,accordingtotheusingsituationisdifferent,dividedintoopenwithloaderandundergroundwithloader;Accordingtotherunningsystemstructureisdifferent,dividedintowheelloaderandcrawlerloader;Accordingtothedischargedifferentways,dividedintobeforedischargetype(fronttype)andafterdischargetypeandrotaryloader.ThisdesignisaimedatZL50loaderbucketdesign,accordingtothebucketbucketdesignrequirementsandshovelbuckettypestructureanalysistodeterminetheshapeofthecuttingedge,thebucketbuckettooth,thebucketsideblade,bucketbodyshape,bucketspecificparameterdata,bucketcapacity,etc.Thedesigncanbesaidtobeatry.BecauseIdesignlevelislimited,thedesignprocesswillinevitablytherearesomeconsiderationnotplace,pleasejointheteachercriticismandcorrections.KEYWORDS:engineeringmachinery,loader,bucket-装载机铲斗结构的设计-3-目录摘要………………………………………………………………………………………11.装载机的概述…………………………………………………………………………41.1装载机的概述…………………………………………………………………41.2装载机的工作原理……………………………………………………………41.3装载机的主要技术性能参数…………………………………………………41.4装载机的结构型式……………………………………………………………52.铲斗的设计……………………………………………………………………………82.1设计要求………………………………………………………………………82.2铲斗斗型的结构分析…………………………………………………………92.3铲斗基本参数的确定………………………………………………………92.3.1.铲斗宽度………………………………………………………………92.3.2.铲斗回传半径R0………………………………………………………102.3.3.铲斗的断面形状参数…………………………………………………122.3.4.斗容的计算……………………………………………………………132.3.5.斗齿的设计……………………………………………………………152.3.6.铲斗的受力分析………………………………………………………153.结论……………………………………………………………………………………214.参考文献………………………………………………………………………………22-装载机铲斗结构的设计-4-1装载机的概述1.1装载机的概述装载机是以轮胎式或履带式拖拉机为基础车，安装上铲斗作为工作装置的一种土方工程机械。它是一种作业效率高、操作轻便、用途广泛的施工机械，它不仅用来对松散的堆积物料进行装、运、卸等作业，还可以铲装爆破后的矿石以及对硬土进行轻度挖掘，并能用来进行清理、刮平场地及牵引等作业。装载机具有作业速度快、效率高、机动性好、操作轻便等优点，因此成为工程建设中土石方施工的主要机种之一，对于加快工程建设速度，减轻劳动强度，提高工程质量，降低工程成本都发挥着重要的作用，是现代机械化施工中不可缺少的装备之一。1.2装载机的工作原理装载机的铲掘和装卸物料是通过工作装置的运动而得以实现的，装载机工作装置由铲斗、动臂、连杆、摇臂和转斗油缸、动臂油缸等组成。整个工作装置铰接在车架上。铲斗通过连杆和摇臂与转斗油缸铰接，用以装卸物料。动臂与车架、动臂油缸铰接，用以升降铲斗。铲斗的翻转和动臂的升降采用液压操纵。而装载机作业时工作装置应能保证：当转斗油缸闭锁、动臂油缸举升或降落时，连杆机构使铲斗上下平动或接近平动，以免铲斗倾斜而撒落物料；当动臂处于任何位置、铲斗绕动臂铰点转动进行卸料时，铲斗倾斜角不小于45°，卸料后动臂下降时又能使铲斗自动放平。1.3装载机的主要技术性能参数标志装载机的主要技术性能参数有铲斗容量、额定载重量、发动机额定功率、整机质量、最大行驶速度、最小转弯半径、最大牵引力、最大掘起力、最大卸载高度、卸载距离、工作装置动作三项和等。铲斗容量：一般指铲斗的额定容量，为铲斗平装容量与堆尖部分体积之和，用m3表示。额定载重量：指在保证装载机稳定工作的前提下，铲斗的最大载重量，单位为kg。-装载机铲斗结构的设计-5-发动机额定功率：发动机额定功率又称发动机标定功率或总功率，是表明装载机作业能力的一项重要参数。发动机功率分为有效功率和总功率，有效功率是指在29°C和746mmHg（1mmHg=133.322Pa）压力情况下，在发动机飞轮上实有的功率（也称飞轮功率）。国产装载机上所标有的功率一般指总功率，即包括发动机有效功率和风扇、燃油泵、润滑油泵、滤清器等辅助设备所消耗的功率。单位为kw。整机质量（工作质量）：指装载机设备应有的工作装置和随机工具，加足燃油，润滑系统、液压系统和冷却系统都加足液体，并且带有规定形式和尺寸的空载铲斗和司机标定质量（75kg±3kg）时的主机质量。它关系到装载机使用的经济性、可靠性和附着性能，单位为kg。最大行驶速度：指铲斗空载，装载机行驶于坚硬的地面上，前进和后退各档能达到最大速度，它影响装载机的生产率和安排施工方案，单位为km/h。最小转弯半径：指自轮胎中心或后轮外侧或铲斗外侧所构成的弧线至回转中心的距离，单位为mm。最大牵引力：指装载机驱动轮缘上所产生的推动车轮前进的作用力。装载机的附着质量越大，则可能产生的最大牵引力越大，单位为kN。最大掘起力：指铲斗切削刃的底面水平并高于底部基准平面20mm时，操纵提升液压缸或转斗液压缸在铲斗切削刃最前面一点向后100mm处产生的最大向上铅垂力，单位为kN。最大卸载高度：指铲斗铰轴在最大高度、铲斗处于045卸载角（如果卸载角小于045时，指明该卸载角）时，铲斗切削刃的最低点与水平面之间的距离。单位为mm。卸载距离：一般指在最大卸载高度时，从装载机前外廓到斗刃之间的水平距离，单位为mm。工作装置动作三项和：指铲斗提升、下降、卸载三项时间的总和，单位为s。1.4装载机的结构型式装载机工作装置的结构型式分为有铲斗托架和无铲斗托架两种。有铲斗托架的工作装置如图1—1所示。其动臂和连杆的后端与车架支座铰接，动臂和连杆的前端与铲斗托架铰接，托架上部铰接转斗油缸体，其活塞杆及托架下部与铲斗铰接。当托架、动臂、连杆及车架支座构成的是平行四连杆机构，则在动留提升、转斗油缸闭锁时，铲斗始终保持平移，斗内物科不会撤落。有铲斗托架的工作装置易十更换铲斗及安装附件，例如将铲斗卸下，在托架上装-装载机铲斗结构的设计-6-上起重叉便可进行起重及叉车作业。有铲斗托架的工作装置，结构比较简单，同时，由于转斗油缸及铲斗都是直接铰接在托架上，所以铲斗的转动角较大。但由于在动管前端装有较重的托架，所以减少了铲斗的载重量。图1-1有铲斗托架式1-铲斗；2-托架；3-转斗油缸；4-连杆；5-动臂；6-动臂油缸；无铲斗托架的工作装置如图1-2所示。其动臂的前端和铲斗铰接，动管的后端和车架上部支座铰接，动管油缸两端分别和动管及车架底部支座铰接，转斗油缸一端和车架铰接，另一端和摇臂铰按，摇臂则铰接在动臂上，连杆一端和摇臂铰接，另一端和铲斗铰接。图1-2无铲斗托架式1-铲斗；2-托架；3-转斗油缸；4-连杆；5-动臂；6-动臂油缸；-装载机铲斗结构的设计-7-1.4.1正转连杆机构的工作装置：如图1-3和1-4所示，当机构运动时，铲斗与摇臂的转动方向相同。正转连杆机构因摇臂连杆数目不同有单摇臂和双摇臂连杆机构。其运动特点是：铲起力特性有利于地下挖掘；而且可设计成只用一个摇臂，可是结构简单；特别是整个机构可以布置在动臂的后上方并铰接在车架上，斗内物料散落时不易损伤油缸；工作装置的重心靠近车架，有利于提高铲斗的装载量；另外铲斗在发出最大铲起力P时的铲斗转角α是负的，也是有利于地面的挖掘，但是铲斗倾斜时的角速度大，易于抖落砂土，而且冲击较大。这种机构的运动缺点是当铲斗铲装物料时油缸的小腔工作，因而使铲斗油缸的缸径与重量增大。图1-3正转单连杆机构图1-4正转双连杆机构1.4.2：反转连杆机构的工作装置：如图1-5所示，当机构运动时，铲斗与摇臂的转动方向相反。其运动特点是：铲起力